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결함과 형상변화가 혼재하는 전도성 물체의 와전류 신호의 분석
권찬울,김종민,박재하,김학준,송성진,나승우,황우채,권성덕 한국물리학회 2017 새물리 Vol.67 No.3
Eddy-current testing, which is one of the nondestructive evaluation techniques, is widely used to detect surface defects and evaluate the properties of conducting materials. The basic principle of eddy-current testing is to measure the impedance change induced in a coil by surface defects. However, the majority of products used in the industrial field have uneven surfaces due to various factors. If an exact eddy-current inspection technique is to be applied, the signals generated by defects and by shape changes must be separated and analyzed. Therefore, in this study, we tried to separate the signal caused by defects from the signal due to shape change in a signal where the defects and the shape change were mixed. As a result of simulations and experiments on changes in the resistance and the reactance, the differential signal due only to the shape change was confirmed. Because of this, the defect signal could be distinguished the signal containing the defect and the shape-change signals. Then, when we accumulate data for various shape-change signals, this will be very useful tool for separating only the defect signals from the mixed signals. 표면 결함 검출 및 전도성 피검사체의 물성평가를 위해 비파괴평가 기법의 하나인 와전류 탐상이 널리 사용되고 있다. 와전류 탐상은 피검사체의 표면결함에 의한 유도 코일의 임피던스 변화를 측정하는 기법이다. 하지만, 산업현장에서 사용 중인 대다수의 제품은 여러 가지 요인들로 인해 고르지 못한 표면을 가지고 있다. 정확한 와전류 탐상 기법을 적용하기 위해서는, 결함에 의해 발생한 신호와 형상변화 때문에 발생한 신호를 적절하게 분리, 분석할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 결함과 형상변화가 혼재하는 신호에서 형상변화에 의한 신호만을 분리하여, 결함만에 의한 신호의 분리를 시도하였다. 시뮬레이션 및 실험 결과, 형상변화 만에 의한 차등신호를 확인 하였고, 이로부터 결함신호와 결함과 형상변화가 혼재하는 신호를 구별할 수 있었다. 이후 다양한 형상변화 신호에 대한 데이터를 축적한다면, 혼재신호로부터 결함신호만을 분리하는 매우 유용한 도구가 될 것으로 판단된다.
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시뮬레이션을 활용한 유동층보일러 수냉벽튜브 검사용 원격장 와전류 탐상 센서 설계
길두송,권찬울,조용상,김학준,Gil, Doo Song,Kwon, Chan Wool,Cho, Yong-Sang,Kim, Hak-Joon 한국전력공사 2019 KEPCO Journal on electric power and energy Vol.5 No.1
화력발전은 국내 발전량 중 가장 높은 비율을 차지하고 있으며, 그 중 석탄보일러 발전이 가장 높은 비율을 차지하고 있다. 석탄보일러는 석탄 연소 중 유해 물질 및 미세먼지가 발생하여 대기오염에 심각한 영향을 미친다. 이에 친 환경 석탄보일러로 유동층보일러가 도입 되었으며, 이는 유동매체를 활용하여 기존의 석탄보일러보다 약 1/10정도 적은 오염물질을 배출한다. 수냉벽튜브는 이 유동층보일러에서 중요한 역할을 하는 구조물로, 유동층보일러의 특성상 기존의 보일러보다 외벽손상이 심하다. 하지만 아직까지 이에 대한 정량적인 유지보수 기법이 없다. 원격장 와전류 탐상은 튜브형태의 내, 외벽 검사에 많이 사용되는 비파괴평가 기법으로, 비접촉이며 빠른 검사가 장점이다. 하지만 원격장 와전류 탐상은 본래 배관 내부에서 진행하는 검사이며, 수냉벽튜브는 특성상 내부 진입이 불가능하다. 이에 본 연구에서는 시뮬레이션을 활용해 유동층보일러 수냉벽튜브에 적합한 외부 원격장 와전류 탐상 센서에 대한 설계를 진행하고, 시뮬레이션을 수행하였으며, 기존 원격장 와전류 탐상과 유사한 신호를 얻음으로써 추후 실제 제작 될 원격장 와전류 탐상 센서에 대한 기준을 제시하였다. Thermal power generation accounts for the highest percentage of domestic power generation, among which coal-fired boiler generation accounts for the highest percentage. Coal boilers generate harmful substances and fine dust during coal combustion and have a serious effect on air pollution. So, fluidized-bed boilers have been introduced as eco-friendly coal boilers. It uses a fluid medium which affect the combustion temperature of coal. Because of it fluidized-bed boilers emit less pollutants than original one. Water-wall tubes play an important role in this fluidized bed boiler. Due to the fluid medium, the wall damage is more severe than the existing boiler. However, there is no quantitative maintenance technique in Korea yet. Remote field eddy current testing is a non-destructive evaluation technique that is often used for inspection of inner and outer wall of tube. it can inspect with non-contact and high speed. However, it is an inspection that proceeds from inside the pipe, and the water-wall tube is not able to enter the interior. In this study, we designed and simulated an external remote field eddy current sensor suitable for water-wall tube of a fluidized - bed boiler using simulations. By obtaining a signal similar to the existing remote field eddy current test, the criteria for the external remote field eddy current sensor design can be presented.
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유동층보일러 수냉벽튜브 결함평가를 위한 원격자장 스캐너 시뮬레이션에 관한 연구
길두송,정계조,서정석,김학준,권찬울,Gil, Doo-Song,Jung, Gye-Jo,Seo, Jung-Seok,Kim, Hak-Joon,Kwon, Chan-Wool 한국전력공사 2020 KEPCO Journal on electric power and energy Vol.6 No.2
Water wall tube is one of the major factors consisting of a fluidized bed boiler and it plays very important role for the generation of electricity within the boiler. But these water wall tubes within the fluidized bed boiler are subject to the ware and corrosion caused by the high temperature gas and the flowing medium. If water leak is occurred, the secondary damage by the water leak will occur. As a result of that, the power generation efficiency decreases noticeably. Therefore, the maintenance of the water wall tube is very important. In this study, we designed a exciter sensor based on simulation and composed a remote field eddy current system for the defect evaluation of the outer water wall tube. Starting from the shape design of exciter, we conducted simulations for various design factors such as the water wall tube size, material, frequency, lift-off and so on. Based on the results, we designed the optimum exciter sensor for the water wall tube test within the fluidized bed boiler. 유동층보일러를 구성하는 요소 중 하나인 수냉벽튜브는 외부의 고온 연소 가스를 이용해 물을 증기로 가열하는 튜브군의 하나로써, 보일러를 이용한 전력생산에 중요한 역할을 담당하지만, 고온 가스 및 유동매체로 인해 마모 및 부식이 심하게 일어나면 누수가 발생하게 되고, 누수로 인한 2차 피해도 발생될 뿐만 아니라, 발전 효율이 현저히 떨어지게 되어 수냉벽튜브의 유지보수는 매우 중요하다. 본 연구에서는 원격장 기반의 발신자(Exciter) 센서 설계, 원격장 와전류 시스템 구성, 수냉벽튜브 외벽 결함평가를 목적으로 하였으며, 이를 위한 발신자 형상의 센서 설계를 시작으로, 수냉벽튜브의 크기, 재질, 주파수, Lift-Off (센서와 수냉벽튜브 사이의 거리) 등 여러 가지 요인에 따른 시험을 진행하여 그에 따른 최적의 발신자 센서를 설계하였다.
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